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第1篇 轻金属的焊接 1

第1章 概述 2

1.1轻金属焊接的意义及主要特性 2

1.1.1轻金属焊接的战略意义 2

1.1.2轻金属的划分及主要性能 3

1.2轻金属的焊接应用 6

1.2.1轻金属焊接的难易程度 6

1.2.2镁及其合金的焊接应用 6

1.2.3铝合金的焊接应用 9

1.2.4钛及其合金的焊接应用 12

第2章 镁及镁合金的焊接 17

2.1镁及镁合金的分类与性能 17

2.1.1镁及镁合金的分类及应用 17

2.1.2镁及镁合金的成分及性能 20

2.1.3合金元素对镁合金组织性能的影响 23

2.2镁及镁合金的焊接性分析 25

2.2.1焊接热裂纹倾向 25

2.2.2氧化、蒸发、气孔及烧穿 26

2.2.3控制焊接热输入 27

2.3镁及镁合金焊接工艺特点 28

2.3.1焊接材料及焊前准备 28

2.3.2镁及镁合金的氩弧焊（GTAW、 GMAW） 31

2.3.3镁及镁合金的电阻点焊 34

2.3.4镁及镁合金的钎焊 35

2.3.5镁及镁合金的其他焊接方法 40

2.3.6镁及镁合金焊接示例 43

第3章 铝合金的焊接 49

3.1铝合金的特性和焊接特点 49

3.1.1铝合金的分类、成分和性能 49

3.1.2铝合金的焊接特点 53

3.1.3铝合金焊接方法的选用 54

3.1.4铝合金用焊接材料 57

3.2铝合金的焊接性分析 63

3.2.1焊缝中的气孔及防止 63

3.2.2焊接热裂纹 65

3.2.3焊接接头的力学性能 68

3.2.4铝合金焊接修复和焊接性评定 71

3.3铝合金焊接工艺特点 73

3.3.1焊前准备 73

3.3.2铝合金的钨极氩弧焊（GTAW） 74

3.3.3铝合金的熔化极氩弧焊（GMAW） 78

3.3.4铝合金的搅拌摩擦焊（FSW） 83

3.4铝合金焊接示例 91

3.4.1铝合金压力罐的自动GMAW焊接 91

3.4.2铝锂合金的焊接 92

3.4.3 5A06铝合金搅拌摩擦点焊 94

第4章 钛及钛合金的焊接 97

4.1钛及钛合金的分类和性能 97

4.1.1钛及钛合金的分类 97

4.1.2钛及钛合金的化学成分及性能 98

4.2钛及钛合金的焊接性分析 103

4.2.1焊接接头区脆化 103

4.2.2焊缝熔化、凝固和裂纹倾向 107

4.2.3焊缝中的气孔 108

4.2.4焊接接头的组织性能 109

4.3钛及钛合金的焊接工艺特点 110

4.3.1钛及钛合金的气体保护焊 111

4.3.2钛及钛合金的等离子弧焊（PAW） 119

4.3.3钛及钛合金的电子束焊（EBW） 120

4.3.4钛及钛合金的其他焊接方法 122

4.3.5钛及钛合金焊接示例 126

第5章 异种轻金属的焊接 131

5.1钛与铝的焊接 131

5.1.1钛与铝的焊接特点 131

5.1.2钛与铝的焊接工艺要点 132

5.2镁与铝的焊接 135

5.2.1镁与铝的焊接特点 135

5.2.2镁与铝的钨极氩弧焊 136

5.2.3镁与铝的扩散焊 142

5.3铝与钢的焊接 148

5.3.1铝与钢的焊接性特点 148

5.3.2铝与钢的钎焊和压焊 150

5.3.3铝与钢的熔焊和熔-钎焊 155

5.3.4铝与钢的焊接示例 160

5.4钛与钢的焊接 162

5.4.1钛与钢的焊接特点 162

5.4.2钛与钢的焊接工艺要点 163

参考文献 166

第2篇 先进钢铁材料的焊接 167

第6章 微合金控轧钢的焊接 168

6.1微合金控轧钢的特点 168

6.1.1微合金钢 168

6.1.2微合金管线钢 169

6.1.3TMCP控轧钢 170

6.1.4超细晶粒钢（超级钢） 171

6.2钢材焊接性评定中存在的问题 173

6.2.1提高低合金高强钢性能的途径 173

6.2.2冶金技术进步对焊接冶金的影响 174

6.2.3对焊接性评定的影响 176

6.3微合金控轧钢的焊接性分析 177

6.3.1焊接裂纹问题 177

6.3.2热影响区的脆化 177

6.3.3焊缝合金化和组织调控 178

6.4微合金控轧钢的焊接工艺特点 180

6.4.1控制焊接热输入 180

6.4.2高效GMAW和脉冲GMAW 180

6.4.3控轧管线钢的焊接 182

6.4.4超细晶粒钢的激光焊 186

第7章 低合金调质钢的焊接 190

7.1低合金调质钢的分类及性能 190

7.1.1低碳调质钢的分类 190

7.1.2低合金调质钢的性能特点 191

7.2低合金调质钢的焊接性分析 197

7.2.1焊接冷裂纹 197

7.2.2热裂纹和再热裂纹 202

7.2.3热影响区性能变化 203

7.3低合金调质钢焊缝的强韧性匹配 206

7.3.1强度匹配 206

7.3.2韧性匹配 207

7.4低合金调质钢焊接工艺特点 209

7.4.1焊接方法和焊接材料 209

7.4.2焊接参数的选择 211

7.4.3 800MPa低碳调质钢的焊接 213

7.4.4 HQ100低碳调质钢的焊接 217

7.4.5高强高韧性钢的焊接 219

第8章 特殊用途结构钢的焊接 229

8.1低合金耐热钢的焊接 229

8.1.1低合金耐热钢的基本特性 229

8.1.2低合金耐热钢的焊接性分析 236

8.1.3低合金耐热钢的焊接工艺特点 244

8.2低温钢的焊接 246

8.2.1低温钢的特点及应用 246

8.2.2低温钢的焊接性特点 252

8.2.3低温钢的焊接工艺要点 253

8.3二次硬化超高强度的焊接 257

8.3.1二次硬化超高强度钢的分类及特点 257

8.3.2马氏体时效超高强度钢的焊接 261

8.3.3 Ni-Co系超高强度钢的焊接 266

第9章A-F双相不锈钢的焊接 269

9.1 A- F双相不锈钢的类型及耐蚀性 269

9.1.1双相不锈钢的类型 269

9.1.2双相不锈钢的耐蚀性 270

9.2 A-F双相不锈钢的焊接性分析 271

9.2.1焊接裂纹和气孔倾向 272

9.2.2双相不锈钢焊接区的组织特性 273

9.2.3双相不锈钢焊接接头的析出现象 277

9.2.4双相不锈钢焊接接头的力学性能 281

9.3双相不锈钢的焊接工艺特点 283

9.3.1焊接方法和焊接材料 283

9.3.2焊接工艺措施 284

9.3.3含氮双相不锈钢的焊接要点 286

9.3.4超级双相不锈钢的焊接要点 286

参考文献 290

第3篇 特殊材料的焊接 291

第10章 先进陶瓷材料的焊接 292

10.1陶瓷材料的性能特点及连接问题 292

10.1.1结构陶瓷的性能特点 292

10.1.2几种常用的结构陶瓷 293

10.1.3陶瓷与金属连接的基本要求 298

10.1.4陶瓷与金属连接存在的问题 299

10.1.5陶瓷与金属的连接方法 300

10.2陶瓷材料的焊接性分析 303

10.2.1焊接应力和裂纹 303

10.2.2界面反应及界面形成过程 305

10.2.3扩散界面的结合强度 311

10.3陶瓷与金属的钎焊连接 314

10.3.1陶瓷与金属的钎焊连接特点 314

10.3.2陶瓷与金属的表面金属化法钎焊 315

10.3.3陶瓷与金属的活性金属化法钎焊 319

10.3.4陶瓷与金属钎焊的示例 321

10.3.5钎焊接头设计注意事项 322

10.4陶瓷与金属的扩散连接 323

10.4.1陶瓷与金属扩散连接的特点 323

10.4.2扩散连接的工艺参数 324

10.4.3 AI2 O3复合陶瓷/金属扩散界面特征 331

10.4.4 SiC/Ti/SiC陶瓷的扩散连接 338

10.5陶瓷与金属的电子束焊接 340

10.5.1陶瓷与金属电子束焊的特点 340

10.5.2陶瓷与金属电子束焊的工艺过程与焊接参数 340

10.5.3陶瓷与金属电子束焊示例 341

第11章 金属间化合物的焊接 342

11.1金属间化合物的发展及特性 342

11.1.1结构用金属间化合物的发展 342

11.1.2金属间化合物的基本特点 343

11.1.3三种有发展前景的金属间化合物 344

11.2Ni-AI金属间化合物的焊接 351

11.2.1 NiAI合金的扩散连接 351

11.2.2 Ni3AI金属间化合物的熔焊 353

11.2.3 Ni3AI与碳钢或不锈钢的焊接 355

11.3Ti-AI金属间化合物的焊接 358

11.3.1 TiAI合金的电子束焊 358

11.3.2 TiAI和Ti3 AI合金的扩散焊 360

11.3.3 TiAI异种材料的扩散焊 362

11.4 Fe-AI金属间化合物的焊接 365

11.4.1 Fe3 AI金属间化合物的电子束焊 365

11.4.2 Fe3 AI的填丝钨极氩弧焊 366

11.4.3 Fe3AI堆焊及焊条电弧焊 371

11.4.4 Fe3AI金属间化合物的扩散焊 373

11.4.5 Fe3Al的其他连接方法 379

第12章 复合材料的焊接 382

12.1复合材料的分类、特点及性能 382

12.1.1复合材料的分类及特点 382

12.1.2复合材料的增强体 385

12.1.3金属基复合材料的性能特点 388

12.2复合材料的连接性分析 391

12.2.1金属基复合材料的连接性分析 391

12.2.2树脂基复合材料的连接性分析 396

12.2.3 C /C复合材料的连接性分析 398

12.2.4陶瓷基复合材料的连接性分析 402

12.3连续纤维增强金属基复合材料的焊接 404

12.3.1连续纤维增强MMC焊接中的问题 404

12.3.2连续纤维增强MMC接头设计 404

12.3.3纤维增强MMC的焊接工艺特点 404

12.4非连续增强金属基复合材料的焊接 412

12.4.1非连续增强MMC焊接中的问题 412

12.4.2非连续增强MMC的焊接工艺特点 413

第13章 高温合金的焊接 420

13.1高温合金的分类及性能 420

13.1.1高温合金的分类和强化方式 420

13.1.2高温合金的性能特点及应用 425

13.2高温合金的焊接性分析 428

13.2.1高温合金的裂纹敏感性 428

13.2.2高温合金焊接的气孔倾向 431

13.2.3接头组织的不均匀性和力学性能 432

13.3高温合金的焊接工艺特点 435

13.3.1焊接前后的处理 435

13.3.2惰性气体保护焊（GTAW、 GMAW） 436

13.3.3等离子弧焊（PAW） 441

13.3.4电子束焊和激光焊 441

13.3.5钎焊和扩散焊（DB） 444

13.4先进高温合金的焊接特点 452

13.4.1定向凝固高温合金的焊接特点 452

13.4.2单晶高温合金的焊接特点 453

13.4.3氧化物弥散强化高温合金的焊接特点 455

第14章 功能材料与金属的连接 459

14.1功能材料 459

14.1.1功能材料的重要性 459

14.1.2功能材料发展现状 460

14.2超导材料与金属的连接 460

14.2.1超导材料的性能特点 461

14.2.2超导材料的连接方法 462

14.2.3超导材料的焊接特点 464

14.2.4氧化物陶瓷超导材料的焊接 465

14.3形状记忆合金与金属的连接 472

14.3.1形状记忆合金的特点 472

14.3.2形状记忆合金的应用 474

14.3.3形状记忆合金的焊接方法 477

14.3.4 TiNi形状记忆合金的电阻钎焊 482

14.3.5 TiNi合金与不锈钢的过渡液相扩散焊 485

参考文献 488